网络设备旁路保护系统的设计与研究

论文摘要

通信网络的畅通是网络安全的前提条件。目前,大多数网络安全设备或网络信息增值业务设备逐渐由旁路干预转为串行控制。为了尽量减少设备的故障所带来的网络安全隐患,需要一种稳定、快速的智能保护系统,该系统能在网络安全设备节点出现故障时,自动跳过该节点,保障网络的通畅；在设备节点故障恢复后,自动将其接入网络。从而组建一个对传输信号独立透明、无阻断、高可靠、安全灵活、抗故障能力强的具有高自愈能力的通信网络。基于实际的通信网络环境安全需求,综合市场成本等因素,结合嵌入式技术,本文研究设计了一种基于ARM9嵌入式硬件平台的网络设备智能旁路保护系统（Bypass）。本文在分析实际网络旁路保护策略的基础上,根据系统的架构组成,围绕系统平台的软硬件设计展开详细研究。硬件主控板采用主流ARM9处理器芯片AT91RM9200,子板根据通讯介质可选配电口或光口子板,子板的类型对于主控板的控制接口完全透明兼容；系统软件平台的设计与固化中,着重研究了如何优化U-boot源码实现系统软件包的自动升级,如何实现可扩展系统调用模块；系统设备驱动程序的实现上,重点介绍了Linux内核在网卡驱动中如何解析并维护U-boot通过启动参数bootargs传递的MAC地址；应用软件设计上,采用模块化结构、Socket编程技术和多线程编程,根据系统功能需求,协同工作、综合控制。经过实际网络环境的多次应用测试表明,该系统为通信网的重要设备的安全保护提供一套实用、可靠智能的解决方案,从而组建一个无阻断、高可靠、安全灵活、抗故障能力强的通信网。而且该旁路保护系统支持独立链路监控,便于一对多,多对一灵活监控组网方式；支持GSM短信告警功能,便于故障直观及时报告,告警方式可灵活选配。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 嵌入式系统
• 1.2.1 嵌入式系统的定义
• 1.2.2 嵌入式系统的特点
• 1.3 课题研究背景及本文主要工作
• 第二章 系统工作原理及组成
• 2.1 系统工作原理
• 2.2 系统组成架构
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 主控板的硬件设计
• 3.1.1 AT91RM9200微处理器
• 3.1.2 网络接口电路
• 3.1.3 LCD接口电路
• 3.1.4 串口调试电路
• 3.1.5 GSM通信模块电路
• 3.1.6 电源供电
• 3.1.7 子板控制接口
• 3.2 电口子板电路
• 3.3 光口子板电路
• 第四章 系统软件平台设计与实现
• 4.1 BootLoader的分析与移植
• 4.1.1 u-boot启动分析
• 4.1.2 u-boot实现系统软件包自动升级
• 4.1.3 u-boot生成随机的MAC地址
• 4.2 嵌入式Linux操作系统的研究与设计
• 4.2.1 嵌入式Linux系统的特点
• 4.2.2 可扩展系统调用模块实现
• 4.3 嵌入式文件系统的研究及制作
• 4.3.1 嵌入式文件系统
• 4.3.2 JFFS2嵌入式文件系统的研究与制作
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 系统设备驱动程序的设计和实现
• 5.1.1 网卡驱动程序设计与实现
• 5.1.2 LCD驱动程序的设计与实现
• 5.1.3 光功率A/D采样驱动程序设计与实现
• 5.1.4 GSM模块RS232接口驱动程序设计与实现
• 5.2 系统应用程序的设计与实现
• 5.2.1 程控命令模块的设计
• 5.2.2 心跳监听模块的设计
• 5.2.3 光功率检测模块程序设计
• 5.2.4 GSM短信告警模块程序设计
• 5.2.5 按键及显示模块程序设计
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻硕期间研究成果
• 致谢